改變生產(chǎn)生活方式的新型纖維

纖維作為一種重要的工業(yè)原材料，正在新科技的推動下快速升級迭代。幾種新近研發(fā)成功的新型纖維，引領著材料科技的發(fā)展方向，有望在諸多方面改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。

能隔空取物的黏性纖維

據(jù)美國《先進功能材料》雜志報道，今年10月，美國塔夫茨大學的一個科研團隊受蜘蛛俠從手腕射出蛛絲的科幻場景啟發(fā)，發(fā)明了一種能發(fā)射的黏性纖維。科研人員利用從蠶蛾的繭中提取的絲素蛋白，經(jīng)過煮沸處理將其分解成基本蛋白質(zhì)成分。當這種絲素蛋白溶液通過細孔擠出，并與特定的添加劑混合時，就能在接觸空氣后迅速凝固，形成一種具有強大黏附力和較高抗拉強度的纖維。

大自然中蜘蛛吐絲的現(xiàn)象，為科幻電影《蜘蛛俠》中的橋段帶來靈感，也激發(fā)了觀眾的無限遐想。影片令人腦洞大開的想象力，進一步啟發(fā)科學家研制出具有超強黏附力、承重力和拉伸彈性的纖維，從而讓科幻般的場景變成了現(xiàn)實。

該科研團隊在實驗中發(fā)現(xiàn)，當使用丙酮清潔玻璃器皿時，其底部出現(xiàn)了網(wǎng)狀物質(zhì)。這種現(xiàn)象幫助他們解決了復制蛛絲過程中遇到的一些工程問題。絲素蛋白溶液在接觸到乙醇或丙酮等有機溶劑時，會緩慢固化成半固體水凝膠。為了進一步優(yōu)化黏性纖維的性能，科研人員將多巴胺添加到絲素蛋白溶液中，這有助于加速液體向固體轉(zhuǎn)變的過程。有多巴胺作為黏合劑，溶液的固化過程就變得非常迅速。多巴胺的作用機制類似于海洋生物藤壺所產(chǎn)生的化學反應，能促進纖維牢固地黏附于各種物體的表面。

纖維溶液被一層丙酮包裹，通過同軸針孔發(fā)射出去，在空中即刻凝固。隨著丙酮的蒸發(fā)，纖維會立即附著到其所接觸的物體上。纖維溶液中的硼酸鹽緩沖劑讓其黏附性增強了18倍。在此基礎上，科研人員引入了殼聚糖（源自昆蟲的外骨骼），將黏性纖維的抗拉強度提高了200倍。

黏性纖維的直徑能夠調(diào)節(jié)，最小直徑比人類的發(fā)絲還細，最大直徑則為0.5毫米，這主要取決于所用發(fā)射器的孔徑。

這種黏性纖維展現(xiàn)出驚人的承重能力。為驗證這一點，該科研團隊展示了從12厘米遠的距離上使用這種纖維提起蠶繭、鋼螺栓、漂浮于水面上的試管、埋藏于沙子中的手術(shù)刀以及木塊等。

該科研團隊負責人表示，這種新型黏性纖維為開發(fā)隔空取物式機械系統(tǒng)打開了一扇門。通過優(yōu)化發(fā)射設備和黏性纖維的性能，隔空抓取更大、更重的物體將成為可能。未來的隔空取物設備有望改變某些工業(yè)生產(chǎn)線以及物流配送系統(tǒng)的運行方式，大幅提高生產(chǎn)效率。

自發(fā)光纖維利用人體供電

據(jù)英國《新科學家》雜志報道，英國倫敦大學學院的一個科研團隊新近研發(fā)出一種無需芯片和電池就能發(fā)光的纖維。它有望改變?nèi)伺c環(huán)境以及人與人之間的交互方式，具有廣泛的應用前景。

因為具有更好的透氣性和柔軟度，電子紡織品被視為理想的可穿戴設備載體。然而，現(xiàn)有的電子織物大都基于“馮·諾依曼架構(gòu)”形成不同的功能性纖維組件，然后再與芯片進行集成。這樣往往會在穿戴舒適性、無縫集成和電力續(xù)航等方面遇到問題。

基于“人體耦合”的能量交互機制，該科研團隊開創(chuàng)性地研發(fā)出新型自發(fā)光纖維，將能量采集、信息感知與傳輸?shù)裙δ芗捎趩胃w維中。用這種纖維編織成的紡織品無需依賴芯片和電池，便可實現(xiàn)發(fā)光顯示、觸控等人機交互功能。這不僅可以簡化硬件結(jié)構(gòu)，還能讓智能紡織品擺脫傳統(tǒng)電池和芯片的束縛，實現(xiàn)真正的無線智能化。

自發(fā)光纖維巧妙地利用環(huán)境中的電磁能量作為無線驅(qū)動力，然后通過人體這個導體將能量傳遞到纖維上，促成“人體耦合”的能量交互。在添加特定材料后，用手輕輕觸碰，這種新型纖維就會發(fā)光。

新型自發(fā)光纖維具有三層鞘芯結(jié)構(gòu)：內(nèi)層是感應交變電磁場的纖維天線，中層是提高電磁能量耦合容量的介電層，外層是對電場極為敏感的發(fā)光層。這些原材料都比較常見，成本較低，且生產(chǎn)工藝成熟，具備量產(chǎn)的條件。

自發(fā)光纖維的誕生不僅為智能紡織品提供了新的設計空間，還有助于推動電子產(chǎn)品在日常生活中的廣泛應用。該科研團隊表示，它可以應用到服飾、布藝裝飾等日用紡織品中。在與人體接觸時，它可以通過發(fā)光來實現(xiàn)可視化的傳感、交互甚至高亮度照明。

更引人關注的是，這種纖維能夠識別人體不同的動作和姿態(tài)，從而產(chǎn)生特定的無線信號，以實現(xiàn)對智能家電等電子產(chǎn)品的遙控。這意味著我們距更加智能互聯(lián)的生活方式又近了一步。

植物源纖維健康環(huán)保

據(jù)英國《自然》雜志報道，一種新型植物源纖維在國際市場上得到廣泛認可。它作為前沿新材料已開始在大眾生活中發(fā)揮重要作用。

從材料特性來說，植物源纖維比其他纖維材料性能更優(yōu)。相關測試結(jié)果顯示，植物源纖維對比棉纖維，在耐拉扯性、耐磨性、吸水性、親膚性等多方面都具備明顯優(yōu)勢。

植物源纖維距離大眾生活并不遙遠。美國杜克大學的一項研究顯示，植物源纖維可以制成人造軟骨。類似于天然軟骨中膠原纖維的植物源纖維，在人體拉伸時展現(xiàn)出的強度更高。人造軟骨在張力、耐壓性、耐磨性等方面都遠超天然軟骨。

植物源纖維具備生物可降解性、無毒性，符合作為止血材料的要求。有醫(yī)療器械公司正在以其為原料研制紗布及纖維片，作為手術(shù)過程中的止血植入材料。它們在一段時間后能被人體安全吸收。

植物源纖維具有透氣、吸水、耐磨等多方面性能優(yōu)勢。它取自木材、竹子等，且在種植過程中未被噴灑農(nóng)藥、殺蟲劑等，更加綠色環(huán)保，也更加安全健康。在服飾領域，植物源纖維具有廣闊的應用前景。憑借可循環(huán)、可降解、零污染的特性，以及接近人體皮膚表層的含水率、更親膚透氣的穿著體驗，它可以在一定程度上取代棉纖維等傳統(tǒng)原料。

在與大眾生活息息相關的日化領域，“類棉更勝棉、類絲更勝絲”的植物源纖維有著巨大的應用潛力。其優(yōu)異的性能有望解決濕巾、柔巾等一次性用品的研發(fā)難題。以常見的柔巾（洗臉巾）為例。作為與人體肌膚親密接觸的產(chǎn)品，高質(zhì)棉纖維的成本較高。植物源纖維在厚度、韌性、柔軟度等方面的優(yōu)勢，可以構(gòu)建性能、成本和效益的“平衡三角”。一些母嬰用品品牌已經(jīng)嘗試推出了以植物源纖維為原料的柔巾，并實現(xiàn)了高克重、軟手感和高吸水率的應用體驗。

編輯：姚志剛 winter-yao@163.com